پژوهشگران دانشگاه رایس با استفاده از ترکیب پیل خورشیدی پروسکایتی و نوعی کاتالیست موفق به ساخت ماژولی شدند که قابلیت شکستن مولکول آب و تولید هیدروژن را دارد. مزیت این فناوری، استفاده از مواد ارزان قیمت است که امکان تجاری‌سازی این فناوری را فراهم می‌کند.
فناوری برگ مصنوعی، ترکیبی از پیل خورشیدی و کاتالیست
پژوهشگران دانشگاه رایس موفق به ساخت ابزار مصنوعی شدند که قادر به شکستن مولکول آب و تولید هیدروژن است. این دستگاه ارزان قیمت که در آن از نانومیله استفاده شده، می‌تواند هیدروژن را برای مصارف سوختی تولید کند.
این پلتفورم که توسط جون لیو و همکارانش توسعه داده شده شامل الکترودهای کاتالیستی و پیل سوختی پروسکایت است. زمانی که نور خورشید به این دستگاه برخورد می‌کند، الکتریسیته تولید می‌شود. جریان از میان کاتالیست عبور کرده و آب را به هیدروژن و اکسیژن تبدیل می‌کند. بازده تبدیل نور خورشید به هیدروژن در این دستگاه بیش از ۶٫۷ درصد است.
این نوع کاتالیست‌ها جدید نیستند، اما محققان این پروژه موفق شده‌اند تا یک لایه پروسکایت و الکترودها را روی سطح ماژول قرار دهند. زمانی که این دستگاه داخل آب قرار گیرد و نور خورشید به آن تابیده شود، هیدروژن تولید می‌شود و نیاز به ورودی خاصی ندارد.
جزئیات ساخت این پلتفورم در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است. به اعتقاد محققان، فناوری این دستگاه به‌گونه‌ای است که می‌توان آن را به تولید انبوه رساند.
لو می‌گوید: «این مفهوم بسیار شبیه به برگ مصنوعی است، چیزی که ما ساختیم ماژولی است که نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کرده و در نهایت یک واکنش الکتروشیمیایی را آغاز می‌کند. این سامانه، آب را دریافت و با کمک نور خورشید، سوخت شیمیایی تولید می‌کند.»
بیشتر پیل‌های خورشیدی پروسکایت که تاکنون ساخته شده‌اند کارایی بالای ۲۵ درصد داشته‌اند اما مواد مورد استفاده در آن‌ها بسیار گران‌قیمت بوده و در مقابل نور خورشید، رطوبت و گرما آسیب‌پذیر هستند.
این گروه تحقیقاتی به جای مواد گران‌قیمتی نظیر پلاتین، در این دستگاه از کربن استفاده کردند. با این کار هزینه تولید کاهش یافته و یکی از سدهای مهم در مسیر تجاری‌سازی این ادوات رفع می‌شود؛ از سوی دیگر، کربن یک ماده تجدیدپذیر بوده که این موضوع از نظر زیست‌محیطی مهم است.
محققان طراحی هوشمندانه‌ای در این ابزار به کار گرفته‌اند، آن‌ها یک ماده پلیمری برای کپسوله‌کردن لایه پروسکایت به کار بردند که موجب محافظت درازمدت از ماژول می‌شود.
